丁雨飞

摘要：高层建筑是人类生产生活必然产物，是现代化、商业化以及城市化必然结果。而科学技术发展，高强轻质材料不断出现以及机械化等在建筑中实现等，为高层建筑发展提供技术条件以及物质基础。本文主要阐述现代化高层建筑结构特点、现状及发展趋势分析。

关键词：现代化;高层建筑;建筑结构;发展趋势;特点特色

前言

随着科学技术进步发展，钢铁、电梯出现以来钢筋混凝土应用更为广泛以及多样，为高层建筑发展创造了机遇，高层建筑也已经成为城市建筑空间中一道独特风景线。高层建筑是超过一定层数高度建筑结构体系，高层建筑定义高度或层数，各国规定有所不同，但也没有一个绝对、严格标准来规定其高度以及层数。这与各国以及地区地理环境、地震强度、建筑材料、建筑技术、电梯设置标准以及防火特殊要求等诸多因素有关。

一、高层建筑结构分析

高层建筑结构同时承受着水平以及竖直荷载或作用力，低层建筑结构往往主要抵抗竖向荷载作用，水平荷载风荷载作用、地震作用对建筑影响较小，所以，水平作用所产生内力以及位移较小，往往可以忽略不计。在低层建筑结构中，竖向荷载是设计控制考虑的主要因素。但是在高层建筑结构中，较高的建筑高度造成受力完全不同，水平荷载不仅仅是主要荷载作用，是在竖向荷载共同影响建筑的作用，而且这往往也成为建筑设计中控制主要因素。所以，在水平荷载作用下，如果高层建筑结构抵抗侧向形变能力或侧向刚度不足，将会产生过大侧向形变，不仅使人产生不舒服感觉，而且会使结构在竖向荷载作用下产生附加内力，会使填充墙、建筑装修以及电梯等服务设施出现裂缝、变形，甚至会导致结构性损伤或裂缝，从而危及结构正常使用以及耐久性。所以设计高层建筑结构时，不仅要求结构有足够强度，而且要求结构有合理刚度，使水平荷载所产生侧向形变限制在规定范围内。同时，有抗震设防要求高层建筑还应具有良好抗震性能，使结构在可能强震作用下当构件进入屈服阶段后，仍具有良好塑性形变能力，即具有良好延性性能。除上述结构受力特点之外，高层建筑还具有建筑功用上特点。

二、高层建筑结构发展现状

随着工业化、商业化、城市化进程，城市人口剧增，造成城市生产以及生活用房紧张，地价昂贵，迫使建筑物向高空发展，由多层发展为高层。19 世纪末期，开始出现现代形式钢框架以及钢筋混凝土框架结构高层建筑。1898 年修建secodRandMeNa119 层大楼美国，芝加哥，是世界上第一幢具有现代形式钢框架结构高层建筑。而最早钢筋混凝土框架结构高层建筑，为世界上第一幢具有现代形式钢框架结构高层建筑。而最早钢筋混凝土框架结构高层建筑，位于美国以及法国巴黎。所以，现代形式高层建筑，也只有短短117 年的历史。到20 世纪50 年代以后，由于轻质高强材料研制成功，抗风、抗震结构体系发展，新设计计算理论创立，电子计算机在设计中应用，以及新施工技术以及机械不断涌现，为大规模地、较经济地建造高层建筑提供充分条件，使高层建筑得到迅速发展。在钢筋混凝土结构方面，其结构体系发展历程也类似于钢结构结构体系，由最初框架结构逐渐发展出框架剪力墙结构或框架简体结构以及巨型结构等结构体系，使得混凝土结构建造高度越来越高。钢结构具有强度高、自重轻、抗震性能好等优点，钢结构构件可在工厂加工以及制作，施工速度快，工期短。钢是建造高层建筑结构比较理想材料，但是全钢结构用钢量大，造价高，耐火性能差，需用昂贵防火涂料。而钢筋混凝土结构具有节省钢材、造价低、材料来源丰富、可模性好等优点，且承载力也不低，经过合理设计也可获得较好抗震性能。所以，只有在发达国家，大多数高层建筑才采用钢结构形式，而在发展中国家，绝大部分高层建筑采用钢筋混凝土材料建造，且由于高性能混凝土发展以及施工技术进步，钢筋混凝土结构仍是今后高层建筑主要结构形式。特别是近年来，由于钢筋混凝土结构优点，发达国家采用钢筋混凝土材料建造高层建筑数量也在日益增多。当然，钢筋混凝土结构构件断面尺寸大，减少建筑使用面积;自重大，致使基础造价增高，抗震性能也不如钢结构。所以为充分发挥钢材以及混凝土这两种材料特点，更为合理结构形式是同时采用钢以及钢筋混凝土材料混合结构或组合结构。该结构形式经合理设计，可取得经济合理、技术性能优良效果，近年来已成为研究热点以及发展方向。

三、高层建筑结构发展趋势

高层建筑发展，充分显示科学技术力量，使建筑师从过去强调艺术效果转向重视建筑特有功能与技术因素。未来高层建筑将朝着技术功能先进以及艺术完美相结合方向发展。

1.新材料、超强材料在不断的发展与开发，在高层建筑结构技术问题中，首先要解决是材料问题。现在混凝土强度等级已经达到C100 以上。高强度以及良好韧性混凝土有利于减小结构构件尺寸，减轻结构自重，改善结构抗震性能。同时，为达到轻质高强目，必须在高层建筑结构中，发展轻骨料混凝土、轻混凝土、纤维混凝土、聚合物混凝土、侧限约束混凝土以及预应力混凝土。高性能混凝土开发以及应用，将继续受到人们重视，也必将给高层建筑结构带来重大以及深远影响。从强度以及塑性方面考虑，钢是高层建筑结构理想材料，增进或改善钢材强度、塑性以及可焊性性能工作人们从未停止过。特别是对新型耐火耐候钢研发，具有重要意義，可使钢材减小或抛弃对防火材料依赖，提高建筑用钢竞争力。复合材料用于制作高层建筑部分构件正在开发以及实践中。

2.在高层建筑结构中广泛应用多种结构的混合体，如前所述，经合理设计混合结构可取得经济合理、技术性能如抗震性能优良效果，且易满足高层建筑侧向刚度需求，可建造比钢筋混凝土结构更高建筑，所以在较高建筑中，混合结构往往仍是合理、可行结构方案，今后建造混合结构比率将会越来越大。

3.新设计理念、新结构形式不断的出现与发展，现代建筑功能趋于多样性，建筑体形以及结构体系趋向复杂多变，趋向立体化，应运而生新设计概念以及结构技术深化，采用新结构体系，如巨型结构体系，蒙皮结构，带加强层结构，建筑立面设置大洞口以减小风力，采用结构控制技术设置抗震机构等。

4.高层建筑结构高度在不断的被突破，进入20 世纪90 年代后，高层建筑迅猛发展，在数量、质量及高度上都有大飞跃，高层建筑中科技含量越来越高。

四、结束语

随着资源短缺问题的不断涌现，我国提出可持续性发展，高层建筑是城市建筑空间元素的一部分，需要有新设计理念、设计结构形式、多种混合结构体以及更新、超强的建筑材料。高层建筑是创造人性场所，又融入文脉关系，不去破坏城市空间以及谐。必须在高层以及城市发展中取得平衡，才能创造出更好城市景观以及适合人们生活环境，才能沿着可持续发展道理健康地发展下去。

参考文献：

[1]江雨斌.钢结构在高层建筑结构设计中的应用探讨[J].中华民居.2013.12.

[2]毛华毅.浅谈高层建筑结构设计的若干问题[J].山西建筑.2010.9.

[3]王晓.高层建筑结构设计[J].城市建设.2010.9.

[4]徐平，潘艳根.高层建筑结构设计的影响因素 [J].城市建设理论研究（电子版）.2013.8.